KR20170013105A - Coating method of seperator for fuel cell and seperator for fuel cell - Google Patents

Coating method of seperator for fuel cell and seperator for fuel cell Download PDF

Info

Publication number
KR20170013105A
KR20170013105A KR1020150106104A KR20150106104A KR20170013105A KR 20170013105 A KR20170013105 A KR 20170013105A KR 1020150106104 A KR1020150106104 A KR 1020150106104A KR 20150106104 A KR20150106104 A KR 20150106104A KR 20170013105 A KR20170013105 A KR 20170013105A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
group
precursor
coating layer
fuel cell
Prior art date
Application number
KR1020150106104A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101724456B1 (en
Inventor
최광훈
홍웅표
서지연
박현달
김보경
박정연
여인웅
Original Assignee
현대자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020150106104A priority Critical patent/KR101724456B1/en
Priority to US14/954,379 priority patent/US20170033374A1/en
Priority to CN201510884419.2A priority patent/CN106410236A/en
Publication of KR20170013105A publication Critical patent/KR20170013105A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101724456B1 publication Critical patent/KR101724456B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0202Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/023Porous and characterised by the material
    • H01M8/0241Composites
    • H01M8/0245Composites in the form of layered or coated products
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0202Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0223Composites
    • H01M8/0228Composites in the form of layered or coated products
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0202Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/023Porous and characterised by the material
    • H01M8/0234Carbonaceous material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0202Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/023Porous and characterised by the material
    • H01M8/0236Glass; Ceramics; Cermets
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/20Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0202Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0206Metals or alloys
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Abstract

The present invention relates to a method for coating a separation plate for fuel cells, and a separation plate for fuel cells, capable of minimizing transformation of a base material by forming a coating layer at a low temperature. According to an embodiment of the present invention, the method for coating a separation plate for fuel cells comprises the following steps: producing precursor gas by vaporizing a precursor; introducing the precursor gas and reactive gas into a reaction chamber; and forming the coating layer on the base material by converting the precursor gas and the reactive gas into a plasma state after application of voltage to the reaction chamber.

Description

연료전지용 분리판의 코팅 방법 및 연료전지용 분리판{COATING METHOD OF SEPERATOR FOR FUEL CELL AND SEPERATOR FOR FUEL CELL}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method of coating a separator for a fuel cell and a separator for a fuel cell,

연료전지용 분리판의 코팅 방법 및 연료전지용 분리판에 관한 것이다.A method for coating a separator for a fuel cell, and a separator for a fuel cell.

연료전지 스택은 전극막, 분리판, 가스 확산층 그리고 가스켓과 같이 반복적으로 적층되는 부품과 스택모듈을 체결하는데 필요한 체결 기구, 스택을 보호하는 인클로져(Encloser), 차량과의 인터페이스에 필요한 부품 및 고전압 커넥터 등과 같은 비반복 부품으로 나누어질 수 있다. 연료전지 스택은 수소와 공기 중의 산소가 반응하여 전기, 물, 그리고 열을 방출하는 장치인데 연료전지 스택은 고전압의 전기와 물 그리고 수소가 같은 장소에 공존하게 됨으로써 많은 위험요소들을 내재하고 있다.Fuel cell stacks consist of repeatedly stacked parts such as electrode films, separator plates, gas diffusion layers and gaskets, fastening mechanisms for fastening the stack modules, enclosures to protect the stack, components needed for interfacing with the vehicle, And so on. The fuel cell stack is a device in which hydrogen reacts with oxygen in the air to release electricity, water, and heat. The fuel cell stack has many risk factors as high voltage electricity, water, and hydrogen coexist in the same place.

특히 연료전지 분리판의 경우 연료전지 구동시 발생하는 수소 양이온이 직접 접촉함으로 인하여 부식에 대한 저항성이 더욱 요구되고, 표면처리 없이 금속분리판 적용시 금속의 부식은 물론, 금속 표면에 생성된 산화물이 전기절연체로 작용하여 전기전도성을 낮추게 된다. 이때 해리되어 용출되는 금속 양이온이 MEA(Membrane Electrode Assembly)를 오염시켜 연료전지의 성능을 감소시킨다.Particularly, in the case of a fuel cell separator, the hydrogen cations generated during the operation of the fuel cell are in direct contact with each other, and therefore, resistance to corrosion is further required. In addition, corrosion of the metal during the application of the metal separator without surface treatment, Acts as an electrical insulator and lowers electrical conductivity. At this time, dissociated metal cations contaminate the membrane electrode assembly (MEA), thereby reducing the performance of the fuel cell.

현재 연료전지 분리판으로 사용되는 탄소계 분리판의 경우 공정 상 발생된 크랙이 연료전지 내부에 남아있게 될 위험성이 크고, 강도 및 가스투과성 측면에서 박막화가 어려울 뿐만 아니라, 가공성 등이 문제되고 있다.In the case of a carbon-based separator used as a fuel cell separator, there is a large risk that a crack generated in the process will remain in the fuel cell, and it is difficult to reduce the thickness in terms of strength and gas permeability.

한편, 금속분리판의 경우 우수한 연성으로 인하여 성형성, 생산성 측면에서 유리하고, 박막화가 가능하여 스택의 소형화가 가능하지만 부식에 의한 MEA의 오염과, 표면 산화막 형성에 따른 접촉저항 증가로 인하여 스택성능이 저하되게 된다. 따라서 이러한 표면 부식과 산화막 성장을 억제할 수 있는 표면처리 방법이 필요하다.On the other hand, the metal separator is advantageous in terms of formability and productivity due to its excellent ductility, and it is possible to make the stack thinner due to its thinness. However, due to contamination of the MEA due to corrosion and increase in contact resistance due to surface oxide formation, . Therefore, there is a need for a surface treatment method capable of suppressing surface corrosion and oxide film growth.

본 발명의 일 실시예는 연료전지용 분리판의 코팅 방법을 제공하는 것이다.One embodiment of the present invention is to provide a method of coating a separator plate for a fuel cell.

본 발명의 또 다른 실시예는 연료전지용 분리판을 제공하는 것이다.Another embodiment of the present invention is to provide a separator plate for a fuel cell.

본 발명의 또 다른 실시예는 연료전지용 분리판용 프리커서를 제공하는 것이다.Yet another embodiment of the present invention is to provide a precursor for a separator plate for a fuel cell.

본 발명의 일 실시예에 의한 연료전지용 분리판의 코팅 방법은 프리커서를 기화시켜 프리커서 가스를 제조하는 단계; 상기 프리커서 가스 및 반응성 가스를 반응 챔버 내로 도입시키는 단계; 및 상기 반응 챔버에 전압을 가하여 상기 프리커서 가스 및 반응성 가스를 플라즈마 상태로 변화시켜 모재에 코팅층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of coating a separator for a fuel cell, comprising: precursor gas is produced by vaporizing a precursor; Introducing the precursor gas and the reactive gas into a reaction chamber; And applying a voltage to the reaction chamber to change the precursor gas and the reactive gas into a plasma state to form a coating layer on the base material.

상기 프리커서는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것일 수 있다.The precursor may include a compound represented by the following general formula (1).

[화학식1][Chemical Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, 상기 R1 내지 R8은 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기이고, 여기서, 상기 N 은 질소이고, 여기서, 상기 Me 는 Ti, Cr, Mo, W, Cu, 또는 Nb이다.Wherein R 1 to R 8 are each independently a substituted or unsubstituted C 1 to C 10 alkyl group wherein N is nitrogen wherein Me is Ti, Cr, Mo, W, Cu, or Nb.

또한, 상기 프리커서는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 더 포함하되, The precursor may further comprise a compound represented by the following general formula (2)

상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물은 상이한 것일 수 있다.The compound represented by Formula 1 and the compound represented by Formula 2 may be different.

[화학식 2](2)

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서, 상기 R9 내지 R16은 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기이고, 여기서, 상기 N 은 질소이고, 여기서, 상기 Me 는 Ti, Cr, Mo, W, Cu, 또는 Nb이다.Wherein R 9 to R 16 are each independently a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group wherein N is nitrogen and Me is Ti, Cr, Mo, W, Cu, or Nb.

상기 R1 내지 R8은 모두 메틸기(CH3)인 것일 수 있다.The R 1 to R 8 may all be a methyl group (CH 3 ).

상기 모재에 코팅층을 형성하는 단계는 온도 범위 200℃ 이하에서 이루어지는 것일 수 있다.The step of forming the coating layer on the base material may be performed at a temperature range of 200 ° C or less.

상기 프리커서를 기화시켜 프리커서 가스를 제조하는 단계는 온도 범위 50 내지 80℃에서 이루어지는 것일 수 있다.The step of vaporizing the precursor to produce the precursor gas may be performed at a temperature ranging from 50 to 80 캜.

상기 반응성 가스는, 탄화수소 가스; 불활성 가스; 및 질소 화합물 가스 또는 질소 가스일 수 있다.The reactive gas may be a hydrocarbon gas; Inert gas; And a nitrogen compound gas or a nitrogen gas.

상기 탄화수소 가스는 C2H2, CH4 또는 이들의 조합에서 선택되는 물질이며, 상기 불활성 가스는 Ar 이고, 상기 질소 화합물은 NH3인 것일 수 있다.The hydrocarbon gas may be a material selected from C 2 H 2 , CH 4, or a combination thereof, the inert gas may be Ar, and the nitrogen compound may be NH 3 .

또한, 상기 프리커서 가스 및 반응성 가스를 플라즈마 상태로 변화시켜 모재에 코팅층을 형성하는 단계 이후에 소수성기 또는 친수성기를 부여하는 단계를 더 포함할 수 있다.Further, the method may further include the step of applying a hydrophobic group or a hydrophilic group after the step of forming the coating layer on the base material by changing the precursor gas and the reactive gas into a plasma state.

상기 소수성기 또는 친수성기를 부여하는 단계는, CF4, O2, CO2, 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS), 트리메틸실릴(trimethylsilyl, TMS), 또는 이들의 조합인 군에서 선택되는 가스를 플라즈마 상태로 변화시켜 코팅층의 표면에 F, O, Si, 또는 이들의 조합을 반응시키는 것일 수 있다.The step of imparting the hydrophobic group or the hydrophilic group may be a step of applying a gas selected from the group consisting of CF 4 , O 2 , CO 2 , polydimethylsiloxane (PDMS), trimethylsilyl (TMS) And reacting F, O, Si, or a combination thereof on the surface of the coating layer.

본 발명의 일 실시예에 의한 연료전지용 분리판은 연료 전지용 분리판 및 상기 연료 전지용 분리판의 일면 또는 양면에 위치하는 코팅층을 포함하되; 상기 코팅층은, SP2 구조를 가지는 탄소; 및 Ti, Cr, Mo, W, Cu, Nb, 또는 이들의 조합에서 선택되는 물질의 질화물을 포함하는 것일 수 있다.The separation plate for a fuel cell according to an embodiment of the present invention includes a separation plate for a fuel cell and a coating layer disposed on one or both surfaces of the separation plate for the fuel cell, The coating layer may include carbon having an SP2 structure; And a nitride of a material selected from Ti, Cr, Mo, W, Cu, Nb, or combinations thereof.

상기 코팅층은, 상기 SP2 구조를 가지는 탄소의 함량 범위는 40% 내지 70% 이고, 잔부는 Ti, Cr, Mo, W, Cu, Nb, 또는 이들의 조합에서 선택되는 물질의 질화물일 수 있다.The coating layer may be a nitride of a material selected from the group consisting of Ti, Cr, Mo, W, Cu, Nb, or combinations thereof, with the content of carbon having SP2 structure being 40% to 70%.

상기 코팅층의 두께는 20nm 내지 1000nm 일 수 있다.The thickness of the coating layer may be 20 nm to 1000 nm.

상기 코팅층은 F, O, Si, 또는 이들의 조합에서 선택되는 물질을 더 포함하는 것일 수 있다.The coating layer may further comprise a material selected from the group consisting of F, O, Si, or a combination thereof.

본 발명의 일 실시예에 의한 연료전지 분리판용 프리커서는 하기 화학식 1 로 표시되는 화합물을 포함하는 것일 수 있다.The precursor for a fuel cell separator according to an embodiment of the present invention may include a compound represented by the following general formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure pat00003
Figure pat00003

여기서, 상기 R1 내지 R8은 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기이고, 여기서, 상기 N 은 질소이고, 여기서, 상기 Me 는 Ti, Cr, Mo, W, Cu, 또는 Nb이다.Wherein R 1 to R 8 are each independently a substituted or unsubstituted C 1 to C 10 alkyl group wherein N is nitrogen wherein Me is Ti, Cr, Mo, W, Cu, or Nb.

상기 프리커서는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 더 포함하되, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물은 상이한 것일 수 있다.The precursor may further include a compound represented by the following general formula (2), wherein the compound represented by the general formula (1) and the compound represented by the following general formula (2) may be different.

[화학식 2](2)

Figure pat00004
Figure pat00004

여기서, 상기 R9 내지 R16은 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기이고, 여기서, 상기 N 은 질소이고, 여기서, 상기 Me 는 Ti, Cr, Mo, W, Cu, 또는 Nb이다.Wherein R 9 to R 16 are each independently a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group wherein N is nitrogen and Me is Ti, Cr, Mo, W, Cu, or Nb.

상기 R1 내지 R8은 모두 메틸기(CH3)인 것일 수 있다.The R 1 to R 8 may all be a methyl group (CH 3 ).

본 발명의 일 구현례에 의하면 저온에서 코팅층을 형성할 수 있어 모재의 변형을 최소화할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the coating layer can be formed at a low temperature, and the deformation of the base material can be minimized.

본 발명의 일 구현례에 의하면 저온에서 코팅층을 형성할 수 있어 제조비용이 절감된다.According to one embodiment of the present invention, a coating layer can be formed at a low temperature, thereby reducing manufacturing costs.

본 발명의 일 구현례에 의하면 PECVD 공정에 의하여 코팅층을 형성할 수 있어 대면적, 대량인 경우에도 코팅층을 형성할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, a coating layer can be formed by a PECVD process, and a coating layer can be formed even in a large area.

도 1은 본 발명의 일 구현례에 따라 연료 전지용 분리판에 코팅층을 형성하기 위한 PECVD(Plasma Enhanced CVD) 장치를 나타낸 모식도이다.
도 2는 실시예에서 반응 챔버의 온도 조건에 따른 접촉 저항 및 부식 전류를 나타낸 그래프이다.
도 3은 각 증착 온도에 따라 코팅된 분리판의 표면을 나타낸 사진이다.
도 4는 분리판-분리판의 접촉저항을 측정하는 방법을 설명하는 개략도이다.
도 5는 GDL-분리판의 접촉저항을 측정하는 방법을 설명하는 개략도이다.
1 is a schematic view showing a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) apparatus for forming a coating layer on a separator plate for a fuel cell according to an embodiment of the present invention.
2 is a graph showing the contact resistance and the corrosion current according to the temperature condition of the reaction chamber in the embodiment.
3 is a photograph showing the surface of the separator coated according to the respective deposition temperatures.
4 is a schematic view for explaining a method of measuring the contact resistance of the separator-separator plate.
5 is a schematic view for explaining a method of measuring the contact resistance of the GDL-separator plate.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and the manner of achieving them, will be apparent from and elucidated with reference to the embodiments described hereinafter in conjunction with the accompanying drawings. However, it is to be understood that the present invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. It is intended that the disclosure of the present invention be limited only by the terms of the appended claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

따라서, 몇몇 실시예들에서, 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 다른 정의가 없다면 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. Thus, in some embodiments, well-known techniques are not specifically described to avoid an undesirable interpretation of the present invention. Unless defined otherwise, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used in a sense commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Whenever a component is referred to as "including" an element throughout the specification, it is to be understood that the element may include other elements, not the exclusion of any other element, unless the context clearly dictates otherwise. Also, singular forms include plural forms unless the context clearly dictates otherwise.

본 명세서에서 "치환"이란 별도의 정의가 없는 한, C1 내지 C30 알킬기; C1 내지 C10 알킬실릴기; C3 내지 C30 시클로알킬기; C6 내지 C30 아릴기; C2 내지 C30 헤테로아릴기; C1 내지 C10 알콕시기; 플루오로기, 트리플루오로메틸기 등의 C1 내지 C10 트리플루오로알킬기; 또는 시아노기로 치환된 것을 의미한다.As used herein, unless otherwise defined, "substituted" means a C1 to C30 alkyl group; C1 to C10 alkylsilyl groups; A C3 to C30 cycloalkyl group; A C6 to C30 aryl group; A C2 to C30 heteroaryl group; A C1 to C10 alkoxy group; A C1 to C10 trifluoroalkyl group such as a fluoro group and a trifluoromethyl group; Or cyano group.

본 명세서에서 "이들의 조합"이란 별도의 정의가 없는 한, 둘 이상의 치환기가 연결기로 결합되어 있거나, 둘 이상의 치환기가 축합하여 결합되어 있는 것을 의미한다. In the present specification, the term "combination thereof" means that two or more substituents are bonded to each other via a linking group or two or more substituents are condensed and bonded.

본 명세서에서 "알킬(alkyl)기"이란 별도의 정의가 없는 한, 어떠한 알켄기나 알킨기를 포함하고 있지 않은 "포화 알킬(saturated alkyl)기"; 또는 적어도 하나의 알켄(alkene)기 또는 알킨(alkyne)기를 포함하고 있는 "불포화 알킬(unsaturated alkyl)기"를 모두 포함하는 것을 의미한다. 상기 "알켄기"는 적어도 두 개의 탄소원자가 적어도 하나의 탄소-탄소 이중 결합으로 이루어진 치환기를 의미하며, "알킨기" 는 적어도 두 개의 탄소원자가 적어도 하나의 탄소-탄소 삼중 결합으로 이루어진 치환기를 의미한다. 상기 알킬기는 분지형, 직쇄형 또는 환형일 수 있다. As used herein, unless otherwise defined, the term " alkyl group "means a" saturated alkyl group "which does not include any alkene or alkynyl group; Or an "unsaturated alkyl group" comprising at least one alkene group or alkyne group. Means a substituent in which at least two carbon atoms are composed of at least one carbon-carbon double bond, and "alkynyl group" means a substituent in which at least two carbon atoms are composed of at least one carbon-carbon triple bond . The alkyl group may be branched, straight-chain or cyclic.

상기 알킬기는 C1 내지 C20의 알킬기 일 수 있으며, 보다 구체적으로 C1 내지 C6인 저급 알킬기, C7 내지 C10인 중급 알킬기, C11 내지 C20의 고급 알킬기일 수 있다. The alkyl group may be a C1 to C20 alkyl group, more specifically a C1 to C6 lower alkyl group, a C7 to C10 intermediate alkyl group, or a C11 to C20 higher alkyl group.

예를 들어, C1 내지 C4 알킬기는 알킬쇄에 1 내지 4 개의 탄소원자가 존재하는 것을 의미하며 이는 메틸, 에틸, 프로필, 이소-프로필, n-부틸, 이소-부틸, sec-부틸 및 t-부틸로 이루어진 군에서 선택됨을 나타낸다.For example, C1 to C4 alkyl groups mean that from 1 to 4 carbon atoms are present on the alkyl chain, which includes methyl, ethyl, propyl, iso-propyl, n-butyl, iso-butyl, sec-butyl and t- Indicating that they are selected from the group.

전형적인 알킬기에는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, t-부틸기, 펜틸기, 헥실기, 에테닐기, 프로페닐기, 부테닐기, 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등이 있다.Typical examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, an isobutyl group, a t-butyl group, a pentyl group, a hexyl group, an ethenyl group, a propenyl group, a butenyl group, a cyclopropyl group, Pentyl group, cyclohexyl group, and the like.

도 1 은 본 발명의 일 구현례에 따라 연료 전지용 분리판에 코팅층을 형성하기 위한 PECVD(Plasma Enhanced CVD) 장치를 나타낸 모식도이다.1 is a schematic view showing a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) apparatus for forming a coating layer on a separator plate for a fuel cell according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면 본 발명의 일 구현례에서 사용되는 PECVD 장치는 진공으로 유지되며 내부에 플라즈마가 형성될 수 있는 반응챔버(10)와, 상기 반응챔버 내로 반응성 가스, 프리커서 가스 등이 공급되는 가스 공급 장치를 포함한다. Referring to FIG. 1, a PECVD apparatus used in an embodiment of the present invention includes a reaction chamber 10 maintained in a vacuum and capable of forming a plasma therein, and a reactive gas, a precursor gas, and the like, Gas supply device.

또한, 상기 반응챔버(10)에는 챔버 내 진공을 형성하기 위한 진공펌프(11)가 연결되어 있고 반응챔버(10) 내에 설치된 전극(11) 사이로 모재(분리판)이 위치한다. 전원공급장치(12)에서 전원이 공급되면 반응챔버 내부의 가스들이 플라즈마 상태로 변화한다. 플라즈마 상태의 가스들은 모재(20)의 표면에 중합되어 코팅된다.A vacuum pump 11 for forming a vacuum in the chamber is connected to the reaction chamber 10 and a base material (separation plate) is disposed between the electrodes 11 installed in the reaction chamber 10. When the power is supplied from the power supply 12, the gases inside the reaction chamber are changed to a plasma state. The gases in the plasma state are polymerized and coated on the surface of the base material 20.

먼저, 프리커서(precursor)를 기화시켜 프리커서 가스를 제조한다.First, a precursor gas is produced by vaporizing a precursor.

상기 프리커서는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것일 수 있다.The precursor may include a compound represented by the following general formula (1).

[화학식1][Chemical Formula 1]

Figure pat00005
Figure pat00005

여기서, 상기 R1 내지 R8은 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기이고, 여기서, 상기 N 은 질소이고, 여기서, 상기 Me 는 Ti, Cr, Mo, W, Cu, 또는 Nb이다.Wherein R 1 to R 8 are each independently a substituted or unsubstituted C 1 to C 10 alkyl group wherein N is nitrogen wherein Me is Ti, Cr, Mo, W, Cu, or Nb.

또한, 상기 프리커서는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 더 포함하되, The precursor may further comprise a compound represented by the following general formula (2)

상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물은 상이한 것일 수 있다.The compound represented by Formula 1 and the compound represented by Formula 2 may be different.

[화학식 2](2)

Figure pat00006
Figure pat00006

여기서, 상기 R9 내지 R16은 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기이고, 여기서, 상기 N 은 질소이고, 여기서, 상기 Me 는 Ti, Cr, Mo, W, Cu, 또는 Nb이다.Wherein R 9 to R 16 are each independently a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group wherein N is nitrogen and Me is Ti, Cr, Mo, W, Cu, or Nb.

상기 R1 내지 R8은 모두 메틸기(CH3)인 것일 수 있다.The R 1 to R 8 may all be a methyl group (CH 3 ).

상기 프리커서는 50℃ 이상에서 기화가 이루어질 수 있다. 프리커서 온도가 80℃ 초과시 프리커서의 특성이 열에 의하여 변형될 수 있다.The precursor can be vaporized at 50 DEG C or higher. When the precursor temperature exceeds 80 ° C, the characteristics of the precursor can be deformed by heat.

상기 프리커서 가스와 반응성 가스를 반응 챔버 내로 도입시킨다.The precursor gas and the reactive gas are introduced into the reaction chamber.

상기 반응성 가스는 탄화수소 가스; 불활성 가스; 및 질소 화합물 가스 또는 질소 가스일 수 있다.The reactive gas may be a hydrocarbon gas; Inert gas; And a nitrogen compound gas or a nitrogen gas.

상기 탄화수소 가스는 C2H2, CH4 또는 이들의 조합에서 선택되는 물질이며, 상기 불활성 가스는 Ar 이고, 상기 질소 화합물은 NH3 일 수 있다.The hydrocarbon gas is a material selected from C 2 H 2 , CH 4, or a combination thereof, the inert gas is Ar, and the nitrogen compound may be NH 3 .

상기 프리커서 가스와 반응성 가스가 반응 챔버 내로 도입되면 반응 챔버에 전압을 가하여 상기 프리커서 가스 및 반응성 가스를 플라즈마 상태로 변화시킨다. 플라즈마 상태로 변화된 가스는 모재의 표면에 증착되어 중합, 코팅된다. When the precursor gas and the reactive gas are introduced into the reaction chamber, a voltage is applied to the reaction chamber to change the precursor gas and the reactive gas into a plasma state. The gas changed into the plasma state is deposited on the surface of the base material and polymerized and coated.

이때, 모재에 코팅층을 형성하는 단계는 온도 범위 200℃ 이하에서 이루어지는 것일 수 있다. 200℃ 초과에서 증착될 경우 접촉 저항 및 부식 전류가 상승될 수 있다. At this time, the step of forming the coating layer on the base material may be performed at a temperature range of 200 ° C or lower. When deposited above 200 ° C, contact resistance and corrosion current can be increased.

모재에 코팅층을 형성하는 단계에서 온도 범위의 하한을 특별히 제한되지 않는다. 그러나 100℃ 미만에서 증착될 경우 기화된 프리커서가 응축되거나, 프리커서의 분해가 불완전하여 접촉 저항이 상승할 수 있다.The lower limit of the temperature range in the step of forming the coating layer on the base material is not particularly limited. However, when deposited at less than 100 캜, the vaporized precursor may condense or the decomposition of the precursor may be incomplete and the contact resistance may rise.

또한, 모재에 코팅층을 형성하는 단계에서 반응 챔버의 압력은 0.01 내지 10 Torr 일 수 있다.Further, in the step of forming the coating layer on the base material, the pressure of the reaction chamber may be 0.01 to 10 Torr.

반응 챔버의 압력이 0.01 Torr 미만이면 분해 이온량이 적어 증착률이 저하될 수 있고, 10 Torr 초과시 밀착력이 저하될 수 있다.If the pressure in the reaction chamber is less than 0.01 Torr, the amount of decomposed ions may be small and the deposition rate may be lowered. If the pressure is more than 10 Torr, the adhesion may be lowered.

또한, 본 발명의 일 구현례에 의한 연료전지용 분리판의 코팅 방법에서는, 상기 프리커서 가스 및 반응성 가스를 플라즈마 상태로 변화시켜 모재에 코팅층을 형성하는 단계 이후에 소수성기 또는 친수성기를 부여하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, in the method of coating a separator for a fuel cell according to an embodiment of the present invention, a step of providing a hydrophobic group or a hydrophilic group after forming the coating layer on the base material by changing the precursor gas and the reactive gas into a plasma state .

상기 소수성기 또는 친수성기를 부여하는 단계는 CF4, O2, CO2, 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS), 트리메틸실릴(trimethylsilyl, TMS), 또는 이들의 조합인 군에서 선택되는 가스를 플라즈마 상태로 변화시켜 코팅층의 표면에 F, O, Si, 또는 이들의 조합을 반응시키는 것일 수 있다.The step of adding the hydrophobic group or the hydrophilic group may be performed by changing a gas selected from the group consisting of CF 4 , O 2 , CO 2 , polydimethylsiloxane (PDMS), trimethylsilyl (TMS) To react F, O, Si, or a combination thereof on the surface of the coating layer.

본 발명의 일 구현례에 의한 연료전지용 분리판은 연료 전지용 분리판 및 상기 연료 전지용 분리판의 일면 또는 양면에 위치하는 코팅층을 포함하되; 상기 코팅층은, SP2 구조를 가지는 탄소; 및 Ti, Cr, Mo, W, Cu, Nb, 또는 이들의 조합에서 선택되는 물질의 질화물을 포함할 수 있다. SP2 구조란, 1개의 탄소가 주변의 동일 평면상에 존재하는 3개의 탄소와 결합된 구조이다.The separator for a fuel cell according to an embodiment of the present invention includes a separator for a fuel cell and a coating layer on one or both sides of the separator for the fuel cell, The coating layer may include carbon having an SP2 structure; And a nitride of a material selected from Ti, Cr, Mo, W, Cu, Nb, or combinations thereof. The SP2 structure is a structure in which one carbon is bonded to three carbons present on the same plane on the periphery.

여기서 코팅층 전체 100원자%를 기준으로 SP2 구조를 가지는 탄소의 함량은 40 내지 70원자%일 수 있다. 보다 구체적으로는 50 내지 70 원자%일 수 있다. 또한, 코팅층에 Ti 질화물이 포함되는 경우 코팅층에 존재하는 Ti는 30 원자% 이상일 수 있다. Here, the content of carbon having an SP2 structure based on 100 atomic% of the entire coating layer may be 40 to 70 atomic%. And more specifically 50 to 70 atomic%. Further, when Ti nitride is contained in the coating layer, Ti present in the coating layer may be 30 atomic% or more.

또한, 상기 코팅층의 두께는 20nm 내지 1mm일 수 있다. 보다 구체적으로는 1㎛ 이하일 수 있다.The thickness of the coating layer may be 20 nm to 1 mm. More specifically, it may be 1 mu m or less.

코팅층의 두께가 20nm 미만이면 부식 저항성이 저하될 수 있다. 또한 1mm 초과시, 보다 구체적으로는 1㎛ 초과시 전도성이 저하될 수 있다. When the thickness of the coating layer is less than 20 nm, the corrosion resistance may be lowered. When the thickness exceeds 1 mm, more specifically, when the thickness exceeds 1 m, the conductivity may be lowered.

또한, 상기 코팅층은 F, O, Si, 또는 이들의 조합에서 선택되는 물질을 더 포함할 수 있다.In addition, the coating layer may further comprise a material selected from the group consisting of F, O, Si, or a combination thereof.

이하, 실시예를 통해 상세히 설명한다. 단 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the embodiment will be described in detail. The following examples are illustrative of the present invention only and are not intended to limit the scope of the present invention.

<실시예><Examples>

하기의 화학식3으로 표현되는 화합물을 포함하는 프리커서를 50℃ 에서 가열하여 기화시켜 프리커서 가스를 제조하였다.A precursor containing the compound represented by the following general formula (3) was heated at 50 캜 and vaporized to prepare a precursor gas.

[화학식 3](3)

Figure pat00007
Figure pat00007

이후 상기 프리커서 가스, C2H2, NH3, 및 Ar 을 반응 챔버 내로 주입시켰다.The precursor gas, C 2 H 2 , NH 3 , and Ar was injected into the reaction chamber.

이후 반응 챔버에 전압을 가하여 상기 가스들을 플라즈마 상태로 변화 시키고 모재에 증착하였다. 모재는JIS 규격으로 정의되는 SUS316L을 사용하였다. 코팅층 형성시 반응 챔버의 온도 조건을 달리하면서 실험하여 접촉 저항 및 0.6V에서 부식 전류를 측정하였다. 반응 챔버의 압력은 0.8Torr 였으며, 1500W의 RF파워를 인가하였다.Subsequently, a voltage was applied to the reaction chamber to change the gases to a plasma state and to deposit them on the base material. SUS316L, which is defined in JIS standard, was used as the base material. During the formation of the coating layer, contact resistance and corrosion current at 0.6 V were measured by varying the temperature conditions of the reaction chamber. The pressure in the reaction chamber was 0.8 Torr and RF power of 1500 W was applied.

실험 결과를 도 2 및 표 1에 나타내었다.The results of the experiment are shown in FIG. 2 and Table 1.

증착온도Deposition temperature 접촉저항Contact resistance 부식전류Corrosion current (℃)(° C) (mΩ·cm2)(m? cm 2 ) (㎂/㎠)(㎂ / ㎠) 00 308.4308.4 9.29.2 5050 132.3132.3 7.47.4 100100 79.979.9 3.43.4 150150 34.834.8 2.12.1 200200 41.741.7 2.62.6 300300 280.1280.1 14.214.2 400400 981.3981.3 72.472.4

접촉 저항의 측정 방법은 하기와 같이 하였다. The contact resistance was measured in the following manner.

도 4 는 분리판-분리판의 접촉저항을 측정하는 방법을 설명하는 개략도이다. 4 is a schematic view for explaining a method of measuring the contact resistance of the separator-separator plate.

먼저, 도 4의 (a)와 같이 Au 도금된 집전체 사이에 1개의 분리판을 배치하고 10kgf/cm2의 압력을 가하여 저항(R1, mΩ)을 측정한다. 이후 도 4의 (b)와 같이 집전체 사이에 2개의 분리판을 배치하고 동일한 조건하에서 저항(R2, mΩ)을 측정한다.First, place the one separating plate between the plated Au entire house as shown in (a) of Figure 4, and by applying pressure of 10kgf / cm 2 measuring resistance (R1, mΩ). Thereafter, as shown in Fig. 4 (b), two separators are disposed between the current collectors and the resistances (R2, m?) Are measured under the same conditions.

분리판-분리판의 접촉저항(mΩ·cm2)은 (R2-R1)*분리판 면적으로 계산하였다.The contact resistance (mΩ · cm 2 ) of the separator-separator was calculated as (R2-R1) * separator area.

도 5 는 GDL-분리판의 접촉저항을 측정하는 방법을 설명하는 개략도이다.5 is a schematic view for explaining a method of measuring the contact resistance of the GDL-separator plate.

먼저 도 5의 (a)와 같이 Au 도금된 집전체 사이에 3개의 가스확산층(GDL)을 배치하고 10kgf/cm2의 압력을 가하여 저항(R3, mΩ)을 측정한다. 가스확산층(GDL)은 다공성 카본 재질로 SGL 사의 10BB를 사용하였다.First, three gas diffusion layers (GDL) are disposed between Au-plated current collectors as shown in FIG. 5A, and a pressure of 10 kgf / cm 2 is applied to measure a resistance (R3, m?). As the gas diffusion layer (GDL), 10BB of SGL was used as the porous carbon material.

이후 도 5의 (b)와 같이 집전체 사이에 4개의 가스확산층(GDL)을 배치하고 가스확산층(GDL)의 가운데 1개의 분리판을 배치하고 동일한 조건하에서 저항(R4, mΩ)을 측정한다.Then, four gas diffusion layers (GDL) are disposed between current collectors as shown in FIG. 5 (b), one separator plate is disposed in the middle of the gas diffusion layers GDL, and the resistances R4 and mΩ are measured under the same conditions.

GDL-분리판의 접촉저항(mΩ·cm2)은 (R4-R3)*분리판 면적으로 계산하였다.The contact resistance (mΩ · cm 2 ) of the GDL-separator was calculated as (R4-R3) * separator area.

이후 분리판-분리판의 접촉저항과 GDL-분리판의 접촉저항을 합산하여 접촉저항으로 계산하였다.The contact resistance of the separator-separator plate and the contact resistance of the GDL-separator plate were then summed to calculate the contact resistance.

표 1 및 도 2를 참고하면 200℃ 초과에서 증착한 경우 접촉저항, 부식전류가 상승하였고, 카본계 코팅재의 내부 잔류응력에 의한 코팅층 박리 가능성이 존재하였다. 또한, 100℃ 미만에서 증착한 경우 100℃ 이상에서 증착한 경우보다 접촉 저항 및 부식 전류가 상승하였다.Referring to Table 1 and FIG. 2, contact resistance and corrosion current increased when deposition was performed at a temperature higher than 200 ° C, and there was a possibility that the coating layer could be peeled off due to the internal residual stress of the carbon coating material. In addition, contact resistance and corrosion current were higher than those deposited at 100 ℃ or higher in the case of deposition at less than 100 ℃.

도 3 은 각 증착 온도에 따라 코팅된 분리판의 표면을 나타낸 사진이다. 도 3 을 참고하면 200℃ 이하에서 증착하였을 때 균질한 코팅층이 형성되었음을 알 수 있다.3 is a photograph showing the surface of the separator coated according to the respective deposition temperatures. Referring to FIG. 3, it can be seen that a homogeneous coating layer was formed when deposition was performed at 200 ° C. or lower.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, You will understand.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be interpreted as being included in the scope of the present invention .

10: 반응챔버
11: 전극
12: 전원공급장치
20: 모재
10: reaction chamber
11: Electrode
12: Power supply
20: base metal

Claims (16)

하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 프리커서를 기화시켜 프리커서 가스를 제조하는 단계;
상기 프리커서 가스 및 반응성 가스를 반응 챔버 내로 도입시키는 단계; 및
상기 반응 챔버에 전압을 가하여 상기 프리커서 가스 및 반응성 가스를 플라즈마 상태로 변화시켜 모재에 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 것인 연료전지용 분리판의 코팅 방법.
[화학식 1]
Figure pat00008

(여기서, 상기 R1 내지 R8은 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기이고,
여기서, 상기 N 은 질소이고,
여기서, 상기 Me 는 Ti, Cr, Mo, W, Cu, 또는 Nb이다.)
Vaporizing a precursor comprising a compound represented by the following formula (1) to produce a precursor gas;
Introducing the precursor gas and the reactive gas into a reaction chamber; And
And applying a voltage to the reaction chamber to change the precursor gas and the reactive gas into a plasma state to form a coating layer on the base material.
[Chemical Formula 1]
Figure pat00008

(Wherein R 1 to R 8 are each independently a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group,
Wherein N is nitrogen,
Wherein Me is Ti, Cr, Mo, W, Cu, or Nb.
제1항에 있어서,
상기 프리커서는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 더 포함하되,
상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물은 상이한 것인 연료전지용 분리판의 코팅 방법.
[화학식 2]
Figure pat00009

(여기서, 상기 R9 내지 R16은 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기이고,
여기서, 상기 N 은 질소이고,
여기서, 상기 Me 는 Ti, Cr, Mo, W, Cu, 또는 Nb이다.)
The method according to claim 1,
Wherein the precursor further comprises a compound represented by the following Formula 2,
Wherein the compound represented by Formula 1 is different from the compound represented by Formula 2 below.
(2)
Figure pat00009

(Wherein R 9 to R 16 are independently a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group,
Wherein N is nitrogen,
Wherein Me is Ti, Cr, Mo, W, Cu, or Nb.
제 1 항에 있어서,
상기 R1 내지 R8은 모두 메틸기(CH3)인 연료전지용 분리판의 코팅 방법.
The method according to claim 1,
Wherein each of R 1 to R 8 is a methyl group (CH 3 ).
제 1항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 모재에 코팅층을 형성하는 단계는 온도 범위 200℃ 이하에서 이루어지는 것인 연료전지용 분리판 코팅 방법.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the step of forming a coating layer on the base material is performed at a temperature of 200 DEG C or less.
제 4 항에 있어서,
상기 프리커서를 기화시켜 프리커서 가스를 제조하는 단계는 온도 범위 50 내지 80℃에서 이루어지는 것인 연료전지용 분리판 코팅 방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the step of vaporizing the precursor to produce a precursor gas is performed at a temperature ranging from 50 to 80 캜.
제 5 항에 있어서,
상기 반응성 가스는, 탄화수소 가스; 불활성 가스; 및 질소 화합물 가스 또는 질소 가스인 연료전지용 분리판 코팅방법.
6. The method of claim 5,
The reactive gas may be a hydrocarbon gas; Inert gas; And a separator plate coating method for a fuel cell, which is a nitrogen compound gas or a nitrogen gas.
제 6 항에 있어서,
상기 탄화수소 가스는 C2H2, CH4 또는 이들의 조합에서 선택되는 물질이며,
상기 불활성 가스는 Ar 이고,
상기 질소 화합물은 NH3인 연료전지용 분리판 코팅방법.
The method according to claim 6,
The hydrocarbon gas is a material selected from C 2 H 2 , CH 4, or a combination thereof,
The inert gas is Ar,
Wherein the nitrogen compound is NH 3 .
제 1항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 프리커서 가스 및 반응성 가스를 플라즈마 상태로 변화시켜 모재에 코팅층을 형성하는 단계 이후에 소수성기 또는 친수성기를 부여하는 단계를 더 포함하는 연료전지용 분리판 코팅방법.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Further comprising the step of imparting a hydrophobic group or a hydrophilic group after the step of forming the coating layer on the base material by changing the precursor gas and the reactive gas into a plasma state.
제 8 항에 있어서,
상기 소수성기 또는 친수성기를 부여하는 단계는,
CF4, O2, CO2, 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS), 트리메틸실릴(trimethylsilyl, TMS), 또는 이들의 조합인 군에서 선택되는 가스를 플라즈마 상태로 변화시켜 코팅층의 표면에 F, O, Si, 또는 이들의 조합을 반응시키는 것인 연료전지용 분리판 코팅방법.
9. The method of claim 8,
The step of imparting the hydrophobic group or the hydrophilic group comprises:
A gas selected from the group consisting of CF 4 , O 2 , CO 2 , polydimethylsiloxane (PDMS), trimethylsilyl (TMS), or a combination thereof is converted into a plasma state, Si, or a combination thereof.
연료 전지용 분리판 및 상기 연료 전지용 분리판의 일면 또는 양면에 위치하는 코팅층을 포함하되;
상기 코팅층은, SP2 구조를 가지는 탄소; 및
Ti, Cr, Mo, W, Cu, Nb, 또는 이들의 조합에서 선택되는 물질의 질화물을 포함하는 연료전지용 분리판.
A separator for a fuel cell and a coating layer disposed on one or both surfaces of the separator for a fuel cell,
The coating layer may include carbon having an SP2 structure; And
A nitride of a material selected from Ti, Cr, Mo, W, Cu, Nb, or a combination thereof.
제 10 항에 있어서,
상기 코팅층은, 상기 SP2 구조를 가지는 탄소의 함량 범위는 40% 내지 70% 이고, 잔부는 Ti, Cr, Mo, W, Cu, Nb, 또는 이들의 조합에서 선택되는 물질의 질화물인 연료전지용 분리판.
11. The method of claim 10,
Wherein the coating layer is a nitride of a material selected from the group consisting of Ti, Cr, Mo, W, Cu, Nb, or combinations thereof, the content range of the carbon having the SP2 structure is 40% to 70% .
제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
상기 코팅층의 두께는 20nm 내지 1000nm_ 인 연료전지용 분리판.
The method according to claim 10 or 11,
Wherein the thickness of the coating layer is 20 nm to 1000 nm.
제 12 항에 있어서,
상기 코팅층은 F, O, Si, 또는 이들의 조합에서 선택되는 물질을 더 포함하는 연료전지용 분리판.
13. The method of claim 12,
Wherein the coating layer further comprises a material selected from the group consisting of F, O, Si, or combinations thereof.
하기 화학식 1 로 표시되는 화합물을 포함하는 연료전지 분리판용 프리커서.
[화학식 1]
Figure pat00010

(여기서, 상기 R1 내지 R8은 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기이고,
여기서, 상기 N 은 질소이고,
여기서, 상기 Me 는 Ti, Cr, Mo, W, Cu, 또는 Nb이다.)
A precursor for a fuel cell separator comprising a compound represented by the following formula (1).
[Chemical Formula 1]
Figure pat00010

(Wherein R 1 to R 8 are each independently a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group,
Wherein N is nitrogen,
Wherein Me is Ti, Cr, Mo, W, Cu, or Nb.
제 14 항에 있어서,
상기 프리커서는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 더 포함하되,
상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물은 상이한 것인 연료전지 분리판용 프리커서.
[화학식 2]
Figure pat00011

(여기서, 상기 R9 내지 R16은 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기이고,
여기서, 상기 N 은 질소이고,
여기서, 상기 Me 는 Ti, Cr, Mo, W, Cu, 또는 Nb이다.)
15. The method of claim 14,
Wherein the precursor further comprises a compound represented by the following Formula 2,
Wherein the compound represented by Formula (1) and the compound represented by Formula (2) are different from each other.
(2)
Figure pat00011

(Wherein R 9 to R 16 are independently a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group,
Wherein N is nitrogen,
Wherein Me is Ti, Cr, Mo, W, Cu, or Nb.
제 14 항에 있어서,
상기 R1 내지 R8은 모두 메틸기(CH3)인 연료전지용 분리판용 프리커서.
15. The method of claim 14,
Wherein R 1 to R 8 are both pre-cursor methyl group (CH 3) separate the fuel cells panyong.
KR1020150106104A 2015-07-27 2015-07-27 Coating method of seperator for fuel cell and seperator for fuel cell KR101724456B1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150106104A KR101724456B1 (en) 2015-07-27 2015-07-27 Coating method of seperator for fuel cell and seperator for fuel cell
US14/954,379 US20170033374A1 (en) 2015-07-27 2015-11-30 Coating method of seperator for fuel cell and seperator for fuel cell
CN201510884419.2A CN106410236A (en) 2015-07-27 2015-12-04 Coating method of separator for fuel cell and separator for fuel cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150106104A KR101724456B1 (en) 2015-07-27 2015-07-27 Coating method of seperator for fuel cell and seperator for fuel cell

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170013105A true KR20170013105A (en) 2017-02-06
KR101724456B1 KR101724456B1 (en) 2017-04-07

Family

ID=57883116

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150106104A KR101724456B1 (en) 2015-07-27 2015-07-27 Coating method of seperator for fuel cell and seperator for fuel cell

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20170033374A1 (en)
KR (1) KR101724456B1 (en)
CN (1) CN106410236A (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11156636B2 (en) 2018-09-30 2021-10-26 National Institute Of Metrology, China Scanning probe having micro-tip, method and apparatus for manufacturing the same

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020036210A (en) * 2000-11-08 2002-05-16 황 철 주 System for metal organic chemical vapor deposition
KR20140122114A (en) * 2013-04-09 2014-10-17 현대자동차주식회사 Metal separator for fuel cell and manufacturing method of the same
JP2015069692A (en) * 2013-09-26 2015-04-13 株式会社神戸製鋼所 Fuel battery separator, and method for hydrophilic treatment thereof

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6531404B1 (en) * 2000-08-04 2003-03-11 Applied Materials Inc. Method of etching titanium nitride
US7211346B2 (en) * 2002-04-03 2007-05-01 Ut-Battelle, Llc Corrosion resistant metallic bipolar plate
US8492053B2 (en) * 2008-07-29 2013-07-23 GM Global Technology Operations LLC Surface treated carbon coatings for flow field plates
WO2011162431A1 (en) * 2010-06-24 2011-12-29 현대하이스코 주식회사 Separator plate for a fuel cell and a production method therefor
US20140227631A1 (en) * 2013-02-09 2014-08-14 Youngha JUN Method for manufacturing corrosion resistant and conductive nano carbon coating layer and fuel cell bipolar plate thereby using stainless steel substrate
KR101713718B1 (en) * 2015-02-23 2017-03-08 현대자동차 주식회사 Coating method of seperator for fuel cell and seperator for fuel cell

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020036210A (en) * 2000-11-08 2002-05-16 황 철 주 System for metal organic chemical vapor deposition
KR20140122114A (en) * 2013-04-09 2014-10-17 현대자동차주식회사 Metal separator for fuel cell and manufacturing method of the same
JP2015069692A (en) * 2013-09-26 2015-04-13 株式会社神戸製鋼所 Fuel battery separator, and method for hydrophilic treatment thereof

Also Published As

Publication number Publication date
KR101724456B1 (en) 2017-04-07
CN106410236A (en) 2017-02-15
US20170033374A1 (en) 2017-02-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101713718B1 (en) Coating method of seperator for fuel cell and seperator for fuel cell
US10541429B2 (en) SOFC interconnect barriers and methods of making same using masks
CN102931421B (en) Fuel cell metal bipolar plate with conductive and anti-corrosion plating and preparation method thereof
US10000850B2 (en) Deposition method and method of manufacturing a catalyst wire for a catalytic chemical vapor deposition apparatus
CN114665114A (en) Multilayer composite carbon coating and preparation method and application thereof
KR101724456B1 (en) Coating method of seperator for fuel cell and seperator for fuel cell
CN113675419A (en) Surface modified titanium bipolar plate, preparation method thereof and application thereof in proton exchange membrane fuel cell
RU2014146776A (en) EL-COVERED SPRAY COVERED WITH AL-CR-O CONTAINING Si CONTAINING IMPROVED CAPABILITY
KR102298876B1 (en) Separator for fuel cell and coating method of separator for fuel cell
CN110528003A (en) A kind of composite preparation process of coating
KR20170106570A (en) Plasma-Enhanced Atomic Layer Deposition of Titanium Nitride Thin Films for Metallic Bipolar Plates of Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells
KR102496792B1 (en) Seperator for fuel cell and coating method of seperator for fuel cell
KR101755460B1 (en) Seperator for fuel cell and method for manufacturing the same
KR101755465B1 (en) Coating method of seperator for fuel cell and seperator for fuel cell
KR102518584B1 (en) Coating method of seperator for fuel cell and seperator for fuel cell prepared from the same
US10818936B2 (en) Separator for fuel cell and coating method thereof
US20220298626A1 (en) Formation of lithium-metal-oxygen layer and removal of lithium carbonate on solid state electrolytes
US9472815B2 (en) Separator for fuel cell and method for manufacturing the same
KR20100049996A (en) Silicon carbide coating method and the structure that form interface layer
KR101885412B1 (en) Manufacturing method for bipolar plate and bipolar plate thereby
JP5990944B2 (en) Method for producing gas barrier film
CN117638086A (en) Composite current collector and preparation method and application thereof
KR20110025638A (en) Process for synthesizing a thin film or composition layer via non-contact pressure containment
KR20160021988A (en) Method for manufacturing carbon complex coating thin film using plasma enhanced chemical vapor deposition
KR20170111576A (en) Method for manufacturing solid electrolyte thin film by plasma coating

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant